工控组态软件课程设计

工控组态软件课程设计课程设计的目的:熟悉和掌握组态软件的开发环境,学会利用组态软件提供的工具,设计一过程控制系统的实时、动态监控界面。（要求：不能雷同）

课程设计题目

设计一控制系统，控制对象自拟（液位、压力、温度、电机等），控制仪表、设备自选；用组态软件设计监控程序。课程设计报告要求控制系统的介绍：控制任务及控制要求;简述用组态王6.5设计监控程序的方法和过程;列出监控画面，并写出命令语言程序；收获与感想

1.什么是组态软件

组态软件是控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，是完成数据采集与过程监控的专用软件。

组态软件的作用

组态软件是工业自动化软件系统的基石，是实现控制网络与信息网络集成的关键之一，通过组态软件开放的接口技术，将实时数据库与现场设备数据互联，从而为系统提供综合全面的信息和数据。

监控组态软件是一种控制系统开发工具，用户可根据应用对象及控制任务的要求，通过简单形象的组态，利用组态软件提供的工具，以“搭积木”的方式灵活配置、组合各功能模块，构成用户应用软件。

用组态软件设计监控管理程序可以降低监控系统集成的难度，可以节约大量的设计时间，提高系统的可靠性。

2、

市场流行的组态软件

◆国外专业软件厂商的产品:●美国Wonderware公司的InTouch;

●Intellution公司的FIX；◆国外硬件厂商的产品:●美国GE公司的Cimplicity;●美国AB公司的RSView;

●德国西门子公司的WinCC

；

◆国产组态软件产品有:

●组态王●好帮手●世纪星

●力控●虎翼●MCGS

设计要求:

3、国产软件组态王KingView6.5的结构

组态王6.5是运行在Windows98/2000/NT/XP平台上的中文人机界面软件。1）组态王的结构●工程浏览器●工程管理器●画面开发系统●画面运行系统●工程浏览器：是组态王的集成开发系统，它将各种工程资源进行集中管理，并在左边的窗口中按照树形结构排列。右边窗口可：◎查看工程的组成部分；◎完成数据库构造；◎定义外部设备。●工程管理器：用于组态王的工程管理：◎工程的创建及删除；◎对已有工程进行搜索、备份、有效恢复；

◎修改工程的名称、属性；◎实现数据词典的导入和导出。◎切换到组态王开发环境或运行环境等。

●画面开发系统：是应用程序的集成开发环境。在这个环境中能完成静态画面设计，动画连接，还可设计变量报警、趋势曲线，过程记录、安全防范等功能。●画面运行系统：是组态王的实时运行环境，在画面开发系统中建立的图形画面只有在运行系统中才能运行。同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并且按需要记录在历史数据库中。

4．新建一个工程的具体方法：

●

双击组态王6.5图标，启动工程管理器，单击“新建”按钮，进入“新建工程向导”界面.

●按照“新建工程向导”提示操作;●输入新建工程名称及描述(可选)。点击“完成”。进入工程管理器；●在工程管理器中，双击工程项目名称，进入工程浏览器；

5．设计应用工程的一般步骤：

●设计静态图形界面

●构建变量数据库

●建立动画连接

●运行和调试

▲

设计静态图形界面●

使用工程浏览器建立新画面

在“工程浏览器”中选中“画面”，双击“新建”进入画面开发系统建立的新画面

●使用图形工具箱

使用图形工具箱可以绘制、编辑各种图形及文本。(演示)●使用图库管理器

使用图库管理器可以直接调用各种带有动画连接的组合图素。(演示)

怎样将图库中的组合图素转换成普通图素？

6.

组态王如何与外部设备通讯

组态王内置了大量设备的驱动程序作为组态王和外部设备的通讯接口。在运行期间，组态王通过驱动程序（接口）与外部设备交换数据。

▲外部设备

需要与组态王交换数据的设备或程序都作为外部设备，它包括：●下位机（PLC、仪表、模板、板卡、变频器等）,它们通过串行口和组态王交换数据；●其它

Windows应用程序

通过

DDE与组态王交换数据；DDE：使用共享内存进行应用程序数据交换的通讯方式。●网络上其它计算机

通过网络站点定义外设。

▲

定义外部设备的方法：

只有定义外部设备之后，组态王才能通过I/O变量与外部设备交换数据。

通过设备配置向导定义外部设备。

▲开发环境下的设备通讯测试

在完成设备配置与连接后，怎样确认组态王是否与外部设备通讯上？用“设备通讯测试”A、在工程浏览器右侧选中外设，右击鼠标；B、在弹出的下拉菜单中选择测试“设备名”；

C、在串口设备测试窗口中选“设备测试”卡；

D、输入变量名称、数据类型，“添加”，读取；▲数据词典中变量的类型

●基本类型●特殊类型

7.定义数据变量

●

数据库的作用:联系上位机和下位机的桥梁●数据词典:数据库中变量的集合

。

▲基本变量又分为：

●

I/O变量●内存变量

◎I/O变量：需要组态王和其它外部设备交换数据的变量，这种数据交换是双向的、动态的。

◎内存变量：不需要和其它外部设备交换数据，只在组态王内部的变量。

▲

基本变量按照数据类型又分：◎离散型

◎整数型◎实数型

◎字符串型

▲特殊类型变量变量分为：◎报警窗口变量

◎报警组变量◎历史趋势曲线变量

◎时间变量

数据词典中出现的基本变量类型有：

I/O离散型内存离散型

I/O整数型内存整数型

I/O实数型内存实数型

I/O字符串型内存字符串型▲定义变量的方法双击工程浏览器画面里最右列中的变量,切换到数据词典。或单击工程浏览器左侧数据库下的

“数据词典”,切换到数据词典画面.双击数据词典最下方的“新建”，出现变量定义对话框：数据类型开关量默认为“关”●定义变量时的数据类型◎Bit：一位二进制数◎

BYTE：八位二进制数，字节◎

SHORT：16位有符号整数INT◎UNSHORT：16位无符号整数

◎

BCD：16位BCD码◎

FLOAT：32位浮点型实数

◎

LONG：32位双字整数DINT◎LONGBCD：32位BCD码◎

String：128个字符长度●变量的读写属性◎寄存器I：只能是只读型;◎寄存器Q：是读/写型;◎寄存器M：是读/写型;

寄存器I、Q、M只能按位(Ax.y)、按字节(Ax)操作；◎寄存器V：是读/写型;

寄存器V不能按位操作，只能是BYTE,SHORT,USHORT,LONG,FLOAT类操作数，地址V100。●变量定义中模拟量的变化范围◎最小值：该变量值在数据库中的下限；◎最大值：该变量值在数据库中的上限；◎最小原始值：变量为I/O模拟量时，驱动程序中输入原始模拟量值的下限；◎最大原始值：变量为I/O模拟量时，驱动程序中输入原始模拟量值的上限；◎变化灵敏度：数据类型为模拟量或长整型时此项有效，当该变量值的变化幅度超过“变化灵敏度”时，组态王才更新与之相连的图素。变化灵敏度

●首先要“建立实时数据库”，使数据库的数据与现场设备相关联。当工业现场的数据变化时，通过设备驱动，引起实时数据库中相关联变量的变化。

8.

让画面动起来

在画面制作系统中设计的画面都是静态的，怎样才能使它们动起来呢？

●然后建立“动画连接”。就是建立画面图素与数据库变量的对应关系。这样当数据库中变量变化时，图形对象可以按动画连接的要求进行改变，从而以动画的方式生、动形象地反映工业现场设备的状况。

▲

动画连接的基本步骤●选择连接对象（画面图素或文本）；●双击图形对象，弹出动画连接对话框；●选择动画连接的种类；●为连接输入详细资料。注意：建立动画连接并生效之前，使用的变量名必须在数据库中定义过。

▲

动画连接分类

●属性变化连接●位置与大小变化连接●值输出连接●用户输入连接●特殊动画连接●滑动杆输入连接●命令语言连接▲

各种动画连接的方法●属性变化连接

它是使被连接对象的属性（线型、颜色和填充属性）随连接表达式的值而改变。属性变化可提供三种连接:

※线属性连接、

※

填充属性连接、

※

文本色连接。

●填充属性连接

使图形对象的填充颜色和填充类型随连接表达式的值而改变。

例：使“料粒”的颜色随变量“开始上料”的值而改变。A.新建变量“开始上料”

：I/O离散型◎对于离散型变量,阀值只有0或1;B.将料粒作成组合图素,双击它.◎对于整数或实数型变量,可有多个阀值,如:

▲

位置与大小变化连接

使图形对象随变量值的变化而改变位置或大小。

包括五种：填充连接、缩放连接、旋转连接水平移动连接、垂直移动连接●

水平移动连接

使被控对象在画面中随连接表达式值的改变而水平移动。移动距离以象素为单位，以被连接对象在画面中的原始位置为参考基准。

建立水平移动连接时不仅要用动画连接对话框，还可能要用命令语言设计程序。如：使传送带上的物件2沿水平方向移动。B.建立物件右移2的动画连接A.在数据词典中新建内存整型变量:物件右移2。移动的像素值内存变量的值

在画面开发系统的空白处右击鼠标，弹出快捷菜单。点击画面属性，弹出画面属性对话框：点击命令语言，弹出画面命令语言对话框。C.物件水平右移的命令语言程序：if(电动机M2==1){物件右移2=物件右移2+20;}if(物件右移2>=200){物件右移2=0;}在对话框中输入命令语言程序。移到端部，返回原始位置产生右移将水平移动连接和垂直移动连接结合使用，从而实现对象的其它移动形式。如传送带上的物件沿斜线移动。●垂直移动连接垂直移动连接的方法与水平移动连接类同.●缩放连接

是使被连接对象的大小随连接表达式的值而变化。如：用缩放的方法显示料位的变化。

●

旋转连接

使被控对象在画面中随连接表达式的值而旋转。例：电动机运转时使电动机叶片旋转的效果的动画连接方法。A.新建内存整型变量:“电动机2旋转”B.建立叶片与“电动机2旋转”的动画连接C.“电动机2旋转”的命令语言程序：

if(电动机M2==1){电动机2旋转=电动机2旋转+36;}if(电动机2旋转==360){电动机2旋转=0;}转一圈连续转

●

填充连接

使被连接对象的填充物（颜色和填充类型）占整体的的百分比随连接表达式值而变化。如：使仓料位能够随着“大石料位”值的大小改变实时显示液位的高低。双击兰色矩形框，选择“填充”连接；▲

值输出连接在画面上输出文本对象连接表达式的值。即组态王运行时，文本字符串将被连接表达式的值所替换。值输出连接又分为三种：

※模拟值输出连接

※离散值输出连接

※字符串输出连接

※

模拟值输出连接

使文本对象的内容在程序运行时被连接表达式的值所取代.例：显示大石仓料料位的准确高度值，使它能随着变量“大石料位”值的大小而改变。运行时文本对象的内容未运行时的文本对象※

离散值输出连接

使文本对象的内容在运行时被连接表达式的指定字符串所取代。例如：根据大石料位的情况用不同文字显示，方法：静态时文本对象运行时文本对象的内容

※

字符串输出连接

是使画面中文本对象的内容在程序运行时被某个字符串的值所取代。

方法：在字符串输出连接对话框中设置字符串表达式、对齐方式。

效果：运行时在文本对象的位置上显示字符串表达式的值。

●

特殊动画连接

规定图形对象的可见性连接，所有的图形对象都可以定义两种特殊动画连接。

※

闪烁连接

使连接对象在条件表达式的值为真时闪烁。

例如：大石料满时，料满指示灯闪烁报警。

从图库中调取指示灯，建立闪烁连接。※

隐含连接

使被连接对象根据条件表达式的值而显现或隐含。如：电机运转时，传送带上的物件显示并沿水平方向移动。当电机停转时，把传送带上的物件隐含起来。双击传送带上的物件，选择隐含连接；●

用户输入连接使被连接对象在运行时为触敏对象。可用鼠标或键盘选中此触敏对象。会弹出输入对话框，可以从键盘键入数据以改变数据库中变量的值。用户输入连接有三种:

※模拟值输入连接

※

离散值输入连接

※字符串输入连接

※

模拟值输入连接

组态王运行时，单击触敏对象或按下指定热键将弹出输入对话框，可以输入新值，以改变数据库中某个模拟型变量的值。方法：在模拟值输入连接对话框中设置变量名、提示信息、值范围、等价热键。运行时单击此对象或按下指定热键，将弹出输入对话框,可以输入模拟量的值。在画面中输入静态文本字符30000.00

※

离散值输入连接

组态王运行时，单击触敏对象或按下指定热键，将弹出输入对话框，可以输入新离散值，以改变数据库中某个离散型变量的值。如：通过点击画面上“停止按钮”，改变数据库中离散型变量“停止按钮内”的值。运行时单击此对象或按下指定热键将弹出输入对话框,可输入离散型变量的值.先做一个停止按钮

※字符串输入连接

组态王运行时，单击触敏对象或按下指定热键将弹出输入对话框，可输入新值，以改变数据库中某个字符串型变量的值。如：在画面上输入密码。运行时单击此对象或按下指定热键，将弹出输入对话框,可输入字符串变量的值.在画面中输入静态文本字符串●

滑动杆输入连接

对于建立了水平（或垂直）滑动杆输入连接的图形对象，组态王运行时：◎当图形对象被鼠标拖动时，与之相接的变量值将会被改变；◎当变量的值改变时，图形对象的位置也会发生变化。如利用图库中的对象“游标”建立滑动杆输入连接。※

垂直滑动杆输入连接如：在料位检测画面中用游标指示大石料位的的高度。

※

水平滑动杆输入连接

9.保存文件设计了静态画面，建立了动画连接后，选择菜单中“文件/全部存”。只有在保存了画面上的改变后，在运行系统才能看到上面的工作效果。◆

组态软件与PLC控制程序联合调试方法●打开编写好的PLC控制程序，将其下载到PLC中，运行，此时必须关闭STEP7的监控。●将组态监控程序切换到画面运行系统，观察观察画面图素是否能正确反映现场设备的运行状况，修改、完善，直到满足要求。命令语言通过“命令语言”对话框编辑输入，在组态王运行系统中被编译执行。10．命令语言组态王建立动画连接的方法：●用动画连接对话框建立动画连接●用命令语言驱动应用程序1）命令语言的种类

应用程序命令语言

热键命令语言

事件命令语言

变量改变命令语言

自定义函数命令语言

动画连接命令语言

2）命令语言的句法

用命令语言可以进行赋值、比较、数学运算，还可以执行IF-ELSE及WHILE型表达式。注意：在输入命令语言时，除汉字外，其它关键字、标点符号等必须以英文状态输入。

◆

运算符用运算符连接变量或常量就可以组成较简单的命令语言语句。命令语言中的运算符如下：－取反，将正数变为负数（单目）。～取补码，将整型变量变成“2”的补码。！逻辑非%

模运算*乘法/除法+

加法－减法&

整型量按位与|

整型量按位或^

整型量异或&&

逻辑与||

逻辑或<

小于>

大于<=

小于等于>=

大于或等于==

等于!=

不等于=

赋值()

括号。运算符的优先级各种运算符的优先级是不同的，下面列出了运算符优先级从高到低的排列，同一行的运算符有相同的优先级。◆

连接表达式

表达式的值决定着画面上图素的动画效果。表达式由数据词典中定义的变量、变量的域或报警组名、数值常量以及各种运算符组成。

注意：在连接表达式中不允许出现函数、赋值语句，表达式的值在组态王运行时计算。

连接表达式示例1单独的变量开关、液面高度2变量的域液面高度.alarm

报警窗口.Group3复杂的表达式开关==1

液面高度>50&&液面高度<80(开关1||开关2)&&(液面高度.alarm)◆

赋值语句语法如下：

变量（.变量的可读写域）＝表达式；

可给一个变量赋值、读写变量的域赋值。例：自动开关=1；表示将自